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シングルセルオミクス解析によるダイレクトリプログラミング誘導転写因子の予測

研究課題

研究課題/領域番号 22K18173
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

濱野 桃子  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (40717336)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードダイレクトリプログラミング / 転写因子 / シングルセル / マルチオミクス / パイオニアファクター / マルチオミックス / 細胞治療
研究開始時の研究の概要

損傷した臓器に細胞を移植することで疾病の治療を行う細胞治療法がある。移植する細胞を作製する方法として、iPS細胞を介さずに直接目的の臓器の機能をもつ細胞に分化誘導するダイレクトリプログラミング(Direct Reprogramming : DR)がある。DRは転写因子の導入により誘導されるが、膨大な候補からDRを誘導する転写因子の組み合わせを実験のみで同定することは困難なため、効率良く低コストでDRを誘導する転写因子を同定できるin silico手法の開発が望まれている。本研究では、細胞種を問わずDRを誘導する転写因子を精度良く同定するためのin silico手法を確立する。

研究成果の概要

細胞を分化誘導する方法として、iPS細胞を介さずに直接目的の臓器の機能をもつ細胞に変換するダイレクトリプログラミングがある。膨大な転写因子からダイレクトリプログラミングを誘導する候補を実験のみで同定することは困難なため、効率良く低コストでダイレクトリプログラミングを誘導する転写因子を予測できるin silico手法の開発が望まれている。そこで本研究では、ダイレクトリプログラミングを誘導する転写因子を予測するin silico手法を確立した。一細胞レベルのマルチオミクスデータを基に転写因子を予測する手法を構築した結果、バルクのオミクスデータに基づいた予測より予測精度が向上することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでのダイレクトリプログラミング誘導転写因子の同定は、実験者が複数の転写因子の組み合わせにより構成される膨大な実験検証により明らかにされてきた。しかし、膨大な組み合わせの探索には多大な労力と時間を要し、またすべての細胞種において十分に網羅的な知見が得られているわけではない。
本研究でマルチオミクス情報を統合した転写因子予測のin silico手法を構築したことで、誘導因子が未解明な細胞種や新規な転写因子候補の新たな開拓を可能にするという点で学術的意義がある。特に、一細胞レベルの高解像度なオミクス情報を活用することで、従来のバルクの視点の予測手法を超える高精度な転写因子の同定が期待される。

報告書

(4件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] DIRECTEUR: transcriptome-based prediction of small molecules that replace transcription factors for direct cell conversion2024

    • 著者名/発表者名
      Hamano Momoko、Nakamura Toru、Ito Ryoku、Shimada Yuki、Iwata Michio、Takeshita Jun-ichi、Eguchi Ryohei、Yamanishi Yoshihiro
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 40 号: 2

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btae048

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TRANSDIRE: data-driven direct reprogramming by a pioneer factor-guided trans-omics approach2022

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Ryohei、Hamano Momoko、Iwata Michio、Nakamura Toru、Oki Shinya、Yamanishi Yoshihiro
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 号: 10 ページ: 2839-2846

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac209

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 機械学習によるインスリン分泌細胞への細胞変換を誘導する転写因子の予測2024

    • 著者名/発表者名
      川﨑瞭太, 伊藤綠風, 濱野桃子
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度西日本支部大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 皮膚線維芽細胞から膵β細胞へのダイレクトリプログラミングを誘導する転写因子の予測2024

    • 著者名/発表者名
      川﨑瞭太, 伊藤綠風, 濱野桃子
    • 学会等名
      第61回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] シングルセルマルチオミクスデータを用いた生体内リプログラミング誘導転写因子の予測2024

    • 著者名/発表者名
      濱野桃子、川崎瞭太、廣瀨昌樹、山西芳裕
    • 学会等名
      第23回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルセルマルチオミクスデータを用いたダイレクトリプログラミング誘導転写因子の予測2023

    • 著者名/発表者名
      濱野桃子、川崎瞭太、廣瀨昌樹、江口凌平、岩田通夫、沖真弥、山西芳裕
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Small compound-based direct cell conversion with combinatorial optimization of pathway regulations2023

    • 著者名/発表者名
      濱野桃子、中村透、岩田通夫、江口凌平、竹下潤一、山西芳裕
    • 学会等名
      第12回生命医薬情報学連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 一細胞レベルのオミックスデータの統合解析によるダイレクトリプログラミング転写因子予測手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      廣瀬昌樹, 濱野桃子, 江口凌平, 岩田通夫, 山西芳裕
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルセルレベルの細胞変換過程を考慮したダイレクトリプログラミング誘導化合物の予測2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 綠風, 濱野 桃子, 山西 芳裕
    • 学会等名
      第12回生命医薬情報学連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] TRANSDIRE:パイオニア転写因子を考慮したトランスオミクス手法によるデータ駆動型ダイレクトリプログラミング2022

    • 著者名/発表者名
      Momoko Hamano, Ryohei Eguchi, Michio Iwata, Toru Nakamura, Shinya Oki and Yoshihiro Yamanishi
    • 学会等名
      第11回生命化学情報工学医薬情報学連合大会(IIBMP2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] パイオニア転写因子を考慮したトランスオミクス手法によるデータ駆動型ダイレクトリプログラミング2022

    • 著者名/発表者名
      濱野桃子, 江口凌平, 岩田通夫, 中村透, 沖真弥, 山西芳裕
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] マルチオミクス データ駆動時代の疾患研究2023

    • 著者名/発表者名
      大澤 毅
    • 総ページ数
      222
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758104135
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 細胞種を直接変換させる低分子化合物を予測できる機械学習アルゴリズムを開発

    • URL

      https://www.kyutech.ac.jp/whats-new/press/entry-10451.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2026-01-16  

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